(57)【要約】【課題】ステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハを提供する。【解決手段】平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハの製造方法であって、少なくとも、準備したシリコンウェーハに表面平坦化のための熱処理を行い、ステップ構造を形成する工程と、前記平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成する工程とを有し、前記平坦化熱処理の工程後に連続して前記熱酸化膜を形成する工程が行われることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハの製造方法であって、少なくとも、準備したシリコンウェーハに表面平坦化のための熱処理を行い、ステップ構造を形成する工程と、前記平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成する工程とを有し、前記平坦化熱処理の工程後に連続して前記熱酸化膜を形成する工程が行われることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記平坦面は結晶面を（１００）面とすることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記平坦化熱処理は、水素、アルゴンのうち少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気下において、１１００℃以上１２５０℃以下の温度で、２０分以上４時間以下熱処理することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記熱酸化膜の形成は、前記平坦化熱処理後に６００℃以上８００℃以下の温度でウェーハ取り出しを行うことにより形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記ウェーハ取り出しは、酸素雰囲気下において行うことを特徴とする請求項４に記載のシリコンウェーハの製造方法。
【請求項６】
平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハであって、少なくとも、前記シリコンウェーハの表面上に前記ステップ構造を維持するための１〜２ｎｍの熱酸化膜を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハ。
【請求項７】
前記平坦面は結晶面が（１００）面であることを特徴とする請求項６に記載のシリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハに関し、詳しくは、原子レベルで平坦なシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体シリコンウェーハの主表面にはＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタやトランジスタ等の半導体素子が形成される。これらの中でも、ＭＯＳトランジスタにおいてはチャネルを流れるキャリアの大部分は、チャネル最表面、すなわち、チャネル表面から深さ３ｎｍ程度の反転層領域を流れていると考えられる。
そして、このキャリアの移動度を劣化させる要因として、チャネル不純物、フォノン、あるいはチャネル表面のラフネスによるキャリアの散乱が知られている。
【０００３】
そこで、チャネル不純物による散乱を抑制する技術としては、例えば、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層にトランジスタを形成し、チャネルを完全空乏化することで、不純物濃度を下げ、キャリア移動度の劣化を抑制する技術が提案されている。一方、フォノン散乱を抑制するためには、半導体の格子振動を抑制すればよく、トランジスタを低温で動作させることが有効であると考えられる。
【０００４】
しかし、微細化が進むことで、チャネル領域の面積が小さくなり、チャネル中に存在する不純物が少なくなり、不純物によるキャリアの散乱は、キャリア移動度劣化の主な要因ではなくなってくると考えられる。さらに、フォノン散乱については、半導体材料とトランジスタの動作温度によって決定されるため、材料ベースでの対策、改善は困難と考えられる。
【０００５】
したがって、キャリア移動度を改善し、微細トランジスタの特性を向上させるためには、チャネル表面のラフネスを原子レベルで制御して平坦化することで、キャリアの散乱を抑制することが重要となる。
【０００６】
そこで、表面のラフネスを改善する手段として、シリコンウェーハ表面を、水素ガスやアルゴンガス雰囲気中でアニールして、ウェーハ表面のシリコン原子を再構成し、平坦面を形成する技術が開示されているが、微細トランジスタのキャリア移動度を低減する上で、最適な原子レベルの平坦面（テラス）を有するシリコンウェーハおよびその製造方法は明らかにされていなかった（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
一方、通常のゲート酸化前プロセス処理済みのシリコン基板を超高真空チャンバー内にセットし、トランジスタを形成する活性領域において電子ビーム照射による局所加熱法で清浄表面を得て、シリコンの表面原子が再配列し、表面にステップが現れた状態でシリコン基板を大気中に取り出し活性領域に形成された清浄表面上に通常の熱酸化により極薄のゲート酸化膜を形成する方法が開示されているが、ウェーハ表面の活性面の保護の取り扱いについては記載されていない（例えば特許文献２参照）。
また、このステップが現われた面に対しては、酸化が均一に進むと記載されているが、酸化が均一に進むとは考えられない（例えば非特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、ステップ構造を有するウェーハ表面に、ステップ構造を維持したまま、絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成し、このステップ構造を保存したままシリコン酸化膜を表面に形成しておくことによって、大気中など酸素の含まれる雰囲気に置かれても、自然酸化膜の形成が抑制されるため良好な原子レベルの平坦面（テラス）が失われないという作用効果が得られることが開示されているが、酸化膜の制御については記載されていなかった（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
このようにアニール直後の平坦面はステップ−テラス構造となっており極めて活性面であるため、大気中の酸素により酸化される。この酸化機構や状態について、詳細な検討が行なわれておらず、原子レベルで平坦なウェーハを現実に供給することが難しかった。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２６４４０１号公報
【特許文献２】特開平９−１０２４５９号公報
【特許文献３】特開２００８−１０９０１４号公報
【非特許文献１】Ｍ.  Ｍｏｒｉｔａ ｅｔ.  ａｌ.,  “Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  Ｎａｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｉｎ  ａｉｒ  ｏｒ  ｉｎ  ｕｌｔｒａ  ｐｕｒｅ  ｗａｔｅｒ”,  Ａｐｐｌ.  Ｐｈｙｓ.  Ｌｅｔｔ.,  ５５,  ５６２  （１９８９）.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハの製造方法及びシリコンウェーハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明では、平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハの製造方法であって、少なくとも、準備したシリコンウェーハに表面平坦化のための熱処理を行い、ステップ構造を形成する工程と、前記平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成する工程とを有し、前記平坦化熱処理の工程後に連続して前記熱酸化膜を形成する工程が行われることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法を提供する（請求項１）。
【００１３】
このように、平坦化熱処理の工程後に連続して熱酸化膜を形成する工程が行われることで、ステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面に自然酸化膜が形成されることを防止することができ、形成されたステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる。
【００１４】
また、平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成することで、ステップ構造を崩すことなく、安定した原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる。
【００１５】
この場合、前記平坦面は結晶面を（１００）面とすることが好ましい（請求項２）。
このように、平坦面は結晶面を（１００）面とすることで、実際のデバイスの製造において、そのまま使用することができるシリコンウェーハを製造することができる。
【００１６】
また、前記平坦化熱処理は、水素、アルゴンのうち少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気下において、１１００℃以上１２５０℃以下の温度で、２０分以上４時間以下熱処理することが好ましい（請求項３）。
【００１７】
このように、１１００℃以上１２５０℃以下の温度で、２０分以上４時間以下熱処理することで、低温または短時間の熱処理では形成することができないステップ構造を形成することができる。また、上記条件とすることで、高温または長時間の熱処理で懸念されるシリコンウェーハの金属汚染が増大してしまうことを防止することができ、さらに、シリコンウェーハへのスリップ転位の発生の可能性を低下させて、熱処理装置の部材の寿命を長くすることができる。
【００１８】
また、水素、アルゴンのうち少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気下において、熱処理することで、シリコンウェーハ表面の原子の再構成を行い、より確実にシリコンウェーハ表面にステップ構造を形成することができる。
【００１９】
また、前記熱酸化膜の形成は、前記平坦化熱処理後に６００℃以上８００℃以下の温度でウェーハ取り出しを行うことにより形成することが好ましい（請求項４）。
このように、平坦化熱処理後に炉から６００℃以上８００℃以下の温度でウェーハ取り出しを行うことにより熱酸化膜を形成することで、熱酸化膜を形成するための特別な設備を必要としないで、熱酸化膜を形成することができる。また、平坦化熱処理後に続けて熱酸化膜が形成されることで、シリコンウェーハの表面に自然酸化膜が形成されることを確実に防止して、安定したステップ構造を維持することができる。
【００２０】
この場合、ウェーハ取り出しは、酸素雰囲気下において行うことができる（請求項５）。
このように、酸素雰囲気下においてウェーハ取り出しを行うことで、シリコンウェーハ表面に自然酸化膜が形成される前に熱酸化膜をすばやく形成することができ、ステップ構造を維持することができる。
【００２１】
また、本発明では、平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハであって、少なくとも、前記シリコンウェーハの表面上に前記ステップ構造を維持するための１〜２ｎｍの熱酸化膜を有するものであることを特徴とするシリコンウェーハを提供する（請求項６）。
【００２２】
このように、シリコンウェーハの表面上にステップ構造を維持するための１〜２ｎｍの熱酸化膜を有するものであることで、シリコンウェーハの表面上に自然酸化膜が形成されることを防止することができ、ステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハとすることができる。
【００２３】
この場合、前記平坦面は結晶面が（１００）面であることが好ましい（請求項７）。
このように、平坦面は結晶面が（１００）面であることで、実際のデバイスの製造において、そのまま使用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明のシリコンウェーハの製造方法は、準備したシリコンウェーハに表面平坦化のための熱処理を行い、ステップ構造を形成する工程の後、連続して平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に直接１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成する工程が行われる。これによって、シリコンウェーハの表面にステップ構造が形成され、また、そのシリコンウェーハの表面に自然酸化膜が形成されることを防止することができる。そして、形成されたステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、キャリア移動度を改善し、微細トランジスタの特性を向上させるためには、チャネル表面のラフネスを原子レベルで制御して平坦化することで、キャリアの散乱を抑制することが重要であるが、ウェーハ表面は平坦化されステップ構造を有している場合、極めて活性面であるため、大気中の酸素によりすぐに酸化されてしまう。しかし、この酸化の機構や状態について、詳細な検討が行われていないため、原子レベルで平坦なウェーハを供給することが難しかった。
【００２６】
そこで、本発明者らは、ステップ構造の酸化機構に着目し、酸化膜が厚くなると薄い場合とは酸化機構が異なり、ステップ−テラス端面が丸くなり、またテラス面も酸化がより進行することで界面が荒れてしまうことから、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に薄い熱酸化膜を形成することを想到し、２ｎｍ程度の厚さの熱酸化膜を形成することを試みた。
【００２７】
ここで、図１はステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に熱酸化膜を形成した場合のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）像を示す図である。
図１（ａ）のように、熱酸化膜の厚さが２．０ｎｍの場合には、ステップ構造を確認することができるが、図１（ｂ）のように、熱酸化膜の厚さが２．１ｎｍの場合には、ステップ構造を確認することはできないことがわかる。
このように、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に熱酸化膜を形成した結果、熱酸化膜が厚くなるとステップ構造が崩れてしまうが、熱酸化膜の厚さが２ｎｍ以下の場合には、ステップ構造を維持したまま、表面を大気中で安定に保持できることを見出した。
【００２８】
次に、図２は図１（ａ）のステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合の膜厚を電流ＡＦＭで評価した図（電流ＡＦＭ像）である。図２より、電流分布があり、熱酸化膜の膜厚が均一ではなく、ムラがあることがわかる。
このように、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に形成される酸化膜は必ずしも均一でないことがわかった。
【００２９】
また、図３はステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合の図２の電流ＡＦＭ像より膜厚周期をパワースペクトル解析した結果を示す図である。さらに、図４は図１（ａ）のステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合のＡＦＭ像よりパワースペクトル解析をした結果を示す図である。
【００３０】
図３、４より、両者ともに周波数０．０３μｍ付近にピークが見られることから、図３の電流ＡＦＭで得られた熱酸化膜厚分布は図１（ａ）のシリコンウェーハ表面のステップテラス周期と一致することがわかる。
このことより、薄い熱酸化膜の酸化機構が図５のように、レイヤーバイレイヤー酸化を起こすということがわかった。
【００３１】
なお、電流ＡＦＭとは、ＡＦＭの針先に電圧を印加しながら走査し、このときの流れる電流値をモニタするものである。すなわち、熱酸化膜の膜厚が薄いと電流がたくさん流れ、逆に厚いと電流が流れにくくなることで、極薄酸化膜の膜厚分布を調べることが可能である。
【００３２】
また、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に１〜２ｎｍの薄い酸化膜を形成したウェーハを例えばＲＣＡ洗浄すると、図５のような薄い熱酸化膜の酸化機構が原因となり、図６のように非常に強い面荒れを起こしてしまうこともわかった。これは、テラス部の酸化膜厚の薄いところがＲＣＡ洗浄液によりエッチングされ、表面シリコンがエッチングされたためと考えられる。そして、洗浄液にアンモニアが含まれているため、シリコンに対して異方性のあるアンモニアが接触することでシリコン面を荒らしてしまうと考えられる。そのため、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に１〜２ｎｍの薄い酸化膜を形成したシリコンウェーハを用いて、ＭＯＳトランジスタ等を形成する際には、使用直前に熱酸化膜だけを除去するＨＦ（フッ酸溶液）で洗浄を行なうことで、酸化膜だけを除去して、原子レベルで平坦なシリコンウェーハとして使用することができることもわかった。
【００３３】
本発明は、上記の発見および知見に基づいて完成されたものであり、以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３４】
本発明のシリコンウェーハは、平坦面（テラス）が結晶面である段差（ステップ）構造を有するシリコンウェーハであって、少なくとも、シリコンウェーハの表面上にステップ構造を維持するための１〜２ｎｍの熱酸化膜を有するものである。
【００３５】
図１（ａ）より、熱酸化膜の厚さが２ｎｍの場合には、ステップ構造を確認することができるが、図１（ｂ）より、熱酸化膜の厚さが２．１ｎｍの場合には、ステップ構造を確認することはできないことがわかる。
このように、シリコンウェーハの表面上にステップ構造を維持するために形成する熱酸化膜が厚くなるとステップ構造が崩れてしまうが、熱酸化膜の厚さが２ｎｍ以下の場合には、ステップ構造を維持したまま、表面を大気中で安定に保持できる。そして、シリコンウェーハの表面上に自然酸化膜を介することなく直接熱酸化膜が形成されていることで、自然酸化膜の形成を防止することができるとともに、ステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハとすることができる。
【００３６】
また、本発明のシリコンウェーハでは、平坦面は結晶面が（１００）面であることが好ましい。
このように、平坦面は結晶面が（１００）面であることで、実際のデバイスの製造において、新たな加工を行うことなく、そのまま使用することができ、実用的なシリコンウェーハとすることができる。
【００３７】
次に、本発明のシリコンウェーハの製造方法の一例を説明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００３８】
まず、シリコンウェーハを準備する。そして、そのシリコンウェーハに表面平坦化のための熱処理を行い、ステップ構造を形成する。この場合、平坦面は結晶面を（１００）面とすることができる。
このように、平坦面は結晶面を（１００）面とすることで、実際のデバイスの製造において、新たな加工を行うことなく、そのまま使用することができ、実用的なシリコンウェーハを製造することができる。
【００３９】
次に、平坦化熱処理されステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成する。このとき、平坦化熱処理の工程に連続して熱酸化膜を形成する工程を行う。
このように、平坦化熱処理の工程と熱酸化膜を形成する工程が連続して行われることで、ステップ構造を有するシリコンウェーハの表面上に自然酸化膜が形成されるのを防止することができる。従って、ステップ構造の上に直接薄い熱酸化膜が形成されることになる。
そのため、形成されたステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる。
【００４０】
また、ステップ構造が形成されたシリコンウェーハの表面上に１〜２ｎｍの熱酸化膜を形成することで、ステップ構造を崩すことなく、安定した原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる。
【００４１】
また、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、平坦化熱処理は、水素、アルゴンのうち少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気下において、１１００℃以上１２５０℃以下の温度で、２０分以上４時間以下熱処理することができる。
このように、１１００℃以上１２５０℃以下の温度で、２０分以上４時間以下熱処理することで、低温または短時間の熱処理では形成することができないステップ構造を確実に形成することができる。また、高温または長時間の熱処理ではシリコンウェーハの金属汚染が増大してしまうことを防止することができ、さらに、シリコンウェーハへのスリップ転位の発生の可能性を低下させることができるとともに、熱処理装置の部材の寿命を長くすることもできる。
【００４２】
さらに、水素、アルゴンのうち少なくとも１つを含む不活性ガス雰囲気下において、熱処理することで、シリコンウェーハ表面の原子の再構成を行い、シリコンウェーハ表面にステップ構造を形成することができる。また、酸化性ガスが混入しないことで、シリコンウェーハ表面が酸化されてシリコン表面の原子が再構成されなくなることを防止することができる。
【００４３】
また、本発明のシリコンウェーハの製造方法では、熱酸化膜の形成は、平坦化熱処理後に６００℃以上８００℃以下の温度でウェーハ取り出しを行うことにより形成することができる。
このように、平坦化熱処理後に炉から６００℃以上８００℃以下の温度でウェーハ取り出しを行うことにより熱酸化膜を形成することで、熱酸化膜を形成するための特別な設備を必要としないで、熱酸化膜を形成することができる。また、平坦化熱処理後に続けて熱酸化膜が形成されることで、シリコンウェーハの表面に自然酸化膜が形成されることを確実に防止して、安定したステップ構造を維持することができる。
【００４４】
この場合、ウェーハ取り出しは、酸素雰囲気下において行うことができる。
このように、酸素雰囲気下においてウェーハ取り出しを行うことで、シリコンウェーハ表面に自然酸化膜が形成される前に容易に熱酸化膜を形成することができ、テラス構造を維持することができる。
【００４５】
そして、このようにして製造したシリコンウェーハを用いて、ＭＯＳトランジスタ等を形成する際には、使用直前にＨＦで洗浄を行なうことで、簡単に熱酸化膜を除去して、原子レベルで平坦なシリコンウェーハとして使用することができる。
【実施例】
【００４６】
次に本発明の実施例、比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、２、比較例１）
まず、試料として、ボロンをドープした直径２００ｍｍのＰ型半導体シリコンウェーハを準備した。このウェーハは、抵抗率１０Ω・ｃｍであり、また、スライス加工時に０．３度傾けて加工されており、計算上のテラス長さは２６ｎｍであった。
【００４７】
次に、アルゴン雰囲気下の縦型炉において、温度を１０５０℃（比較例１）、１１００℃（実施例１）、１２００℃（実施例２）の３水準に分けて１時間アニールした。このアニール工程はいわゆるシリコン基板表面平坦化である。そして、いずれのウェーハも取り出し温度を７００℃として、ウェーハ表面には１．６ｎｍの薄い熱酸化膜を形成した。
【００４８】
ここで、図７はＡＦＭ像を示す図である。実施例１、２（アニール温度１１００℃、１２００℃）はステップ構造を確認することができるが、比較例１（アニール温度１０５０℃）では、ステップ構造を確認することができないことがわかる。
このことより、比較例１のアニール温度では、ステップ構造が形成されないことがわかる。
【００４９】
その後、それぞれのウェーハに１％ＨＦで２分間エッチングした。このときのＡＦＭ像及び表面ラフネス値を図９に示す。
図９より、実施例１、２（アニール温度１１００℃、１２００℃）はステップ構造を確認することができ、表面ラフネス値（Ｒａ）も良好である。しかし、比較例１（アニール温度１０５０℃）では、ステップが崩れており、表面ラフネス値（Ｒａ）も実施例１、２よりも悪化していることがわかる。
【００５０】
（実施例３、４、比較例２、３）
次に、実施例１、２と同様に試料として準備されたウェーハをアルゴン雰囲気下の縦型炉において、温度を１２００℃で１時間アニールした。そして、ウェーハの取り出し温度を５００℃（比較例２）、６００℃（実施例３）、８００℃（実施例４）、９００℃（比較例３）として、ウェーハ表面に熱酸化膜を形成した。
【００５１】
ここで、図８はＡＦＭ像を示す図である。実施例３、４（取り出し温度６００℃、８００℃）はステップ構造を確認することができるが、比較例２、３（取り出し温度５００℃、９００℃）では、ステップ構造を確認することができないことがわかる。
このことより、比較例２の取り出し温度では、熱酸化膜厚が１ｎｍ未満となり、自然酸化膜が形成されてしまうために、ステップ構造が崩れていることがわかる。また、比較例３の取り出し温度では、熱酸化膜の膜厚が２ｎｍよりも厚くなったために、ステップ構造が崩れていることがわかる。
【００５２】
その後、それぞれのウェーハについて、１％ＨＦで２分間エッチングしたものとしないものの両方ともに、ＲＣＡ洗浄した。このときのＡＦＭ像及び表面ラフネス値（Ｒａ）を図１０に示す。
図１０より、熱酸化膜だけを除去するＨＦ処理を行った場合、実施例３、４（取り出し温度６００℃、８００℃）はステップ構造を確認することができ、表面ラフネス値（Ｒａ）も良好である。比較例２、３（取り出し温度５００℃、９００℃）は、図８からもわかるようにＨＦ処理を行う前からステップ構造が崩れているために、熱酸化膜だけを除去するＨＦ処理を行った場合であっても、ステップ構造を確認することができず、表面ラフネス値（Ｒａ）も実施例１、２よりも悪化していることがわかる。
一方、ＨＦ処理を行わずにＲＣＡ洗浄したものは、すべての取り出し温度でステップ構造が崩れており、表面ラフネス値（Ｒａ）もＨＦ処理を行ったものよりも悪化していることがわかる。このことより、ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に薄い酸化膜を形成したシリコンウェーハに熱酸化膜だけを除去するＨＦ処理を行なうことで、原子レベルで平坦なシリコンウェーハとして使用することができることがわかる。
【００５３】
以上のことから、本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、平坦化熱処理の工程を行って、ウェーハにステップ構造を形成した後に、連続して熱酸化膜を形成する工程が行われることで、シリコンウェーハの表面に自然酸化膜が形成されることを防止することができ、形成されたステップ構造を崩すことなく、安定した原子レベルで平坦なシリコンウェーハを製造することができる
また、本発明のシリコンウェーハは、ステップ構造を有するシリコンウェーハの表面上に、ステップ構造を維持するための１〜２ｎｍの熱酸化膜を有するものであることで、シリコンウェーハの表面上に自然酸化膜が形成されることを防止することができ、ステップ構造を維持し、原子レベルで平坦なシリコンウェーハを得ることができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に熱酸化膜を形成した場合のＡＦＭ像を示す図である。
【図２】ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合の膜厚を電流ＡＦＭで評価した図である。
【図３】ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合の電流ＡＦＭ像より膜厚周期をパワースペクトル解析した結果を示す図である。
【図４】ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成した場合のＡＦＭ像よりパワースペクトル解析をした結果を示す図である。
【図５】薄い熱酸化膜の酸化機構を示す図である。
【図６】ステップ構造を有するシリコンウェーハ表面に２ｎｍの熱酸化膜を形成したウェーハをＲＣＡ洗浄した場合のＡＦＭ像を示す図である。
【図７】実施例１、２、比較例１におけるＡＦＭ像を示す図である。
【図８】実施例３、４、比較例２、３におけるＡＦＭ像を示す図である。
【図９】実施例１、２、比較例１におけるＨＦ処理をした場合のＡＦＭ像を示す図及び表面ラフネス値である。
【図１０】実施例３、４、比較例２、３におけるＨＦ処理の有無によるＡＦＭ像を示す図及び表面ラフネス値である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010050230.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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